一种采用磁悬浮开关磁阻电机的飞轮储能装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102684365A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102684365A(43)申请公布日2012.09.19(21)申请号201210139344.1(22)申请日2012.05.08(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人孙玉坤朱志莹项倩雯张新华周云红(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人楼高潮(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)H02N15/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图33页(54)发明名称一种采用磁悬浮开关磁阻电机的飞轮储能装置(57)摘要本发明公开一种采用磁悬浮开关磁阻电机的飞轮储能装置，飞轮转轴的上端和下端之间依次套有永磁卸载轴承、磁悬浮开关磁阻电机、飞轮转子、混合磁轴承，永磁卸载轴承卸载飞轮转轴轴向重量；下端混合磁轴承克服飞轮转轴剩余重量和动载荷，保证飞轮转轴轴向稳定悬浮，同时提供飞轮转轴径向两自由度悬浮支承，磁悬浮开关磁阻电机完成径向另外两个自由度的悬浮和电动/发电功能；本发明利用磁悬浮开关磁阻电机高速电动/发电运行优势和自悬浮功能，有机结合永磁卸载轴承和混合磁轴承强卸载和可控悬浮特点，实现了飞轮五自由度低损耗、高可靠悬浮，且提高飞轮运行速度，降低系统功耗和体积。CN10268435ACN102684365A权利要求书1/1页1.一种采用磁悬浮开关磁阻电机的飞轮储能装置，包括外壳（1）、飞轮转子（5）和飞轮转轴（8），其特征是：飞轮转轴（8）的上端和下端之间依次套有永磁卸载轴承（3）、磁悬浮开关磁阻电机（4）、飞轮转子（5）、混合磁轴承（6）；所述磁悬浮开关磁阻电机（4）为三相12/8双凸极结构，包括转矩绕组（401）、悬浮绕组（402）、电机定子（403）和电机转子（404），电机转子（404）固连飞轮转轴（8），电机定子（403）固连外壳1，电机定子（403）和电机转子（404）之间留有0.5mm径向气隙（406），转矩绕组（401）和悬浮绕组（402）叠绕在电机定子（403）上，悬浮绕组（402）靠近电机转子（404）侧，转矩绕组（402）靠近电机定子（403）轭侧。2.根据权利要求1所述的一种采用磁悬浮开关磁阻电机的飞轮储能装置，其特征是：所述永磁卸载轴承（3）包括上导磁体（301）、下导磁体（302）、内永磁环（303）、中永磁环（304）和外永磁环（305），上导磁体（301）固连外壳（1）内壁，下导磁体（302）固连飞轮转轴（8），在上导磁体（301）和下导磁体（302）之间且沿飞轮转轴（8）的径向由内而外间隔设置等厚度且同轴心并排固连上导磁体（301）的内永磁环（303）、中永磁环（304）和外永磁环（305），内永磁环（303）和外永磁环（305）沿飞轮转轴（8）的轴向负方向充磁，中永磁环（304）环沿飞轮转轴（8）的轴向正方向充磁，中永磁环（304）轴向充磁面积等于内永磁环（303）和外永磁环（305）轴向充磁面积之和；下导磁体（302）与3个所述永磁环之间均留有1mm轴向气隙（306）。3.根据权利要求1所述的一种采用磁悬浮开关磁阻电机的飞轮储能装置，其特征是：所述混合磁轴承（6）包括轴向定子（601）、径向定子（602）、轴承转子（603）、径向控制线圈（604）、轴向控制线圈（605）和径向永磁环（606）；径向永磁环（606）径向充磁，轴向定子（601）固连外壳（1），2个轴向控制线圈（605）固连轴向定子（601），径向定子（602）沿圆周120度均匀分布，每个径向定子（602）均叠绕径向控制线圈（604），径向永磁环（606）嵌在轴向定子（601）和径向定子（602）的交接处，轴承转子（603）与径向定子（602）之间留有0.5mm的径向气隙（607），轴承转子（603）与轴向定子（601）之间留有0.5mm的上、下轴向气隙（608、609）；2个轴向控制线圈（605）通直流电，3个径向控制线圈（604）绕组通三相交流电。4.根据权利要求1所述的一种采用磁悬浮开关磁阻电机的飞轮储能装置，其特征是：飞轮转轴（8）的上、下两端分别通过上辅助轴承（2）、下辅助轴承（7）固连外壳（1）的上、下两端。2CN102684365A说明书1/4页一种采用磁悬浮开关磁阻电机的飞轮储能装置技术领域[0001]本发明属于电能存储技术领域，尤其涉及一种采用磁悬浮开关磁阻电机的飞轮储能装置，特别适用于不间断电源、轨道交通和电力工程等领域。背景技术[0002]随着新能源、智能电网和电动汽车等新兴产业的快速发展，储能技术成为当今世界一个重要的研究课题。目前，全球储能代表技术有抽水储能、压缩空气储能、蓄电池储能、超导储能